]> www.infradead.org Git - linux.git/commitdiff
sched_ext: Merge branch 'for-6.14-fixes' into for-6.15
authorTejun Heo <tj@kernel.org>
Mon, 3 Mar 2025 18:02:22 +0000 (08:02 -1000)
committerTejun Heo <tj@kernel.org>
Mon, 3 Mar 2025 18:02:22 +0000 (08:02 -1000)
Pull for-6.14-fixes to receive:

  9360dfe4cbd6 ("sched_ext: Validate prev_cpu in scx_bpf_select_cpu_dfl()")

which conflicts with:

  337d1b354a29 ("sched_ext: Move built-in idle CPU selection policy to a separate file")

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
1  2 
kernel/sched/ext.c
kernel/sched/ext_idle.c
tools/sched_ext/include/scx/common.bpf.h

Simple merge
index dc40e0baf77c52229c7e9b25f121a846b1a48369,0000000000000000000000000000000000000000..15e9d1c8b2815381b99bc84e5ecb51a269501012
mode 100644,000000..100644
--- /dev/null
@@@ -1,1143 -1,0 +1,1146 @@@
 +// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
 +/*
 + * BPF extensible scheduler class: Documentation/scheduler/sched-ext.rst
 + *
 + * Built-in idle CPU tracking policy.
 + *
 + * Copyright (c) 2022 Meta Platforms, Inc. and affiliates.
 + * Copyright (c) 2022 Tejun Heo <tj@kernel.org>
 + * Copyright (c) 2022 David Vernet <dvernet@meta.com>
 + * Copyright (c) 2024 Andrea Righi <arighi@nvidia.com>
 + */
 +#include "ext_idle.h"
 +
 +/* Enable/disable built-in idle CPU selection policy */
 +static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(scx_builtin_idle_enabled);
 +
 +/* Enable/disable per-node idle cpumasks */
 +static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(scx_builtin_idle_per_node);
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +/* Enable/disable LLC aware optimizations */
 +static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(scx_selcpu_topo_llc);
 +
 +/* Enable/disable NUMA aware optimizations */
 +static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(scx_selcpu_topo_numa);
 +
 +/*
 + * cpumasks to track idle CPUs within each NUMA node.
 + *
 + * If SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE is not enabled, a single global cpumask
 + * from is used to track all the idle CPUs in the system.
 + */
 +struct scx_idle_cpus {
 +      cpumask_var_t cpu;
 +      cpumask_var_t smt;
 +};
 +
 +/*
 + * Global host-wide idle cpumasks (used when SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE
 + * is not enabled).
 + */
 +static struct scx_idle_cpus scx_idle_global_masks;
 +
 +/*
 + * Per-node idle cpumasks.
 + */
 +static struct scx_idle_cpus **scx_idle_node_masks;
 +
 +/*
 + * Return the idle masks associated to a target @node.
 + *
 + * NUMA_NO_NODE identifies the global idle cpumask.
 + */
 +static struct scx_idle_cpus *idle_cpumask(int node)
 +{
 +      return node == NUMA_NO_NODE ? &scx_idle_global_masks : scx_idle_node_masks[node];
 +}
 +
 +/*
 + * Returns the NUMA node ID associated with a @cpu, or NUMA_NO_NODE if
 + * per-node idle cpumasks are disabled.
 + */
 +static int scx_cpu_node_if_enabled(int cpu)
 +{
 +      if (!static_branch_maybe(CONFIG_NUMA, &scx_builtin_idle_per_node))
 +              return NUMA_NO_NODE;
 +
 +      return cpu_to_node(cpu);
 +}
 +
 +bool scx_idle_test_and_clear_cpu(int cpu)
 +{
 +      int node = scx_cpu_node_if_enabled(cpu);
 +      struct cpumask *idle_cpus = idle_cpumask(node)->cpu;
 +
 +#ifdef CONFIG_SCHED_SMT
 +      /*
 +       * SMT mask should be cleared whether we can claim @cpu or not. The SMT
 +       * cluster is not wholly idle either way. This also prevents
 +       * scx_pick_idle_cpu() from getting caught in an infinite loop.
 +       */
 +      if (sched_smt_active()) {
 +              const struct cpumask *smt = cpu_smt_mask(cpu);
 +              struct cpumask *idle_smts = idle_cpumask(node)->smt;
 +
 +              /*
 +               * If offline, @cpu is not its own sibling and
 +               * scx_pick_idle_cpu() can get caught in an infinite loop as
 +               * @cpu is never cleared from the idle SMT mask. Ensure that
 +               * @cpu is eventually cleared.
 +               *
 +               * NOTE: Use cpumask_intersects() and cpumask_test_cpu() to
 +               * reduce memory writes, which may help alleviate cache
 +               * coherence pressure.
 +               */
 +              if (cpumask_intersects(smt, idle_smts))
 +                      cpumask_andnot(idle_smts, idle_smts, smt);
 +              else if (cpumask_test_cpu(cpu, idle_smts))
 +                      __cpumask_clear_cpu(cpu, idle_smts);
 +      }
 +#endif
 +
 +      return cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, idle_cpus);
 +}
 +
 +/*
 + * Pick an idle CPU in a specific NUMA node.
 + */
 +static s32 pick_idle_cpu_in_node(const struct cpumask *cpus_allowed, int node, u64 flags)
 +{
 +      int cpu;
 +
 +retry:
 +      if (sched_smt_active()) {
 +              cpu = cpumask_any_and_distribute(idle_cpumask(node)->smt, cpus_allowed);
 +              if (cpu < nr_cpu_ids)
 +                      goto found;
 +
 +              if (flags & SCX_PICK_IDLE_CORE)
 +                      return -EBUSY;
 +      }
 +
 +      cpu = cpumask_any_and_distribute(idle_cpumask(node)->cpu, cpus_allowed);
 +      if (cpu >= nr_cpu_ids)
 +              return -EBUSY;
 +
 +found:
 +      if (scx_idle_test_and_clear_cpu(cpu))
 +              return cpu;
 +      else
 +              goto retry;
 +}
 +
 +/*
 + * Tracks nodes that have not yet been visited when searching for an idle
 + * CPU across all available nodes.
 + */
 +static DEFINE_PER_CPU(nodemask_t, per_cpu_unvisited);
 +
 +/*
 + * Search for an idle CPU across all nodes, excluding @node.
 + */
 +static s32 pick_idle_cpu_from_online_nodes(const struct cpumask *cpus_allowed, int node, u64 flags)
 +{
 +      nodemask_t *unvisited;
 +      s32 cpu = -EBUSY;
 +
 +      preempt_disable();
 +      unvisited = this_cpu_ptr(&per_cpu_unvisited);
 +
 +      /*
 +       * Restrict the search to the online nodes (excluding the current
 +       * node that has been visited already).
 +       */
 +      nodes_copy(*unvisited, node_states[N_ONLINE]);
 +      node_clear(node, *unvisited);
 +
 +      /*
 +       * Traverse all nodes in order of increasing distance, starting
 +       * from @node.
 +       *
 +       * This loop is O(N^2), with N being the amount of NUMA nodes,
 +       * which might be quite expensive in large NUMA systems. However,
 +       * this complexity comes into play only when a scheduler enables
 +       * SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE and it's requesting an idle CPU
 +       * without specifying a target NUMA node, so it shouldn't be a
 +       * bottleneck is most cases.
 +       *
 +       * As a future optimization we may want to cache the list of nodes
 +       * in a per-node array, instead of actually traversing them every
 +       * time.
 +       */
 +      for_each_node_numadist(node, *unvisited) {
 +              cpu = pick_idle_cpu_in_node(cpus_allowed, node, flags);
 +              if (cpu >= 0)
 +                      break;
 +      }
 +      preempt_enable();
 +
 +      return cpu;
 +}
 +
 +/*
 + * Find an idle CPU in the system, starting from @node.
 + */
 +s32 scx_pick_idle_cpu(const struct cpumask *cpus_allowed, int node, u64 flags)
 +{
 +      s32 cpu;
 +
 +      /*
 +       * Always search in the starting node first (this is an
 +       * optimization that can save some cycles even when the search is
 +       * not limited to a single node).
 +       */
 +      cpu = pick_idle_cpu_in_node(cpus_allowed, node, flags);
 +      if (cpu >= 0)
 +              return cpu;
 +
 +      /*
 +       * Stop the search if we are using only a single global cpumask
 +       * (NUMA_NO_NODE) or if the search is restricted to the first node
 +       * only.
 +       */
 +      if (node == NUMA_NO_NODE || flags & SCX_PICK_IDLE_IN_NODE)
 +              return -EBUSY;
 +
 +      /*
 +       * Extend the search to the other online nodes.
 +       */
 +      return pick_idle_cpu_from_online_nodes(cpus_allowed, node, flags);
 +}
 +
 +/*
 + * Return the amount of CPUs in the same LLC domain of @cpu (or zero if the LLC
 + * domain is not defined).
 + */
 +static unsigned int llc_weight(s32 cpu)
 +{
 +      struct sched_domain *sd;
 +
 +      sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
 +      if (!sd)
 +              return 0;
 +
 +      return sd->span_weight;
 +}
 +
 +/*
 + * Return the cpumask representing the LLC domain of @cpu (or NULL if the LLC
 + * domain is not defined).
 + */
 +static struct cpumask *llc_span(s32 cpu)
 +{
 +      struct sched_domain *sd;
 +
 +      sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
 +      if (!sd)
 +              return 0;
 +
 +      return sched_domain_span(sd);
 +}
 +
 +/*
 + * Return the amount of CPUs in the same NUMA domain of @cpu (or zero if the
 + * NUMA domain is not defined).
 + */
 +static unsigned int numa_weight(s32 cpu)
 +{
 +      struct sched_domain *sd;
 +      struct sched_group *sg;
 +
 +      sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, cpu));
 +      if (!sd)
 +              return 0;
 +      sg = sd->groups;
 +      if (!sg)
 +              return 0;
 +
 +      return sg->group_weight;
 +}
 +
 +/*
 + * Return the cpumask representing the NUMA domain of @cpu (or NULL if the NUMA
 + * domain is not defined).
 + */
 +static struct cpumask *numa_span(s32 cpu)
 +{
 +      struct sched_domain *sd;
 +      struct sched_group *sg;
 +
 +      sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, cpu));
 +      if (!sd)
 +              return NULL;
 +      sg = sd->groups;
 +      if (!sg)
 +              return NULL;
 +
 +      return sched_group_span(sg);
 +}
 +
 +/*
 + * Return true if the LLC domains do not perfectly overlap with the NUMA
 + * domains, false otherwise.
 + */
 +static bool llc_numa_mismatch(void)
 +{
 +      int cpu;
 +
 +      /*
 +       * We need to scan all online CPUs to verify whether their scheduling
 +       * domains overlap.
 +       *
 +       * While it is rare to encounter architectures with asymmetric NUMA
 +       * topologies, CPU hotplugging or virtualized environments can result
 +       * in asymmetric configurations.
 +       *
 +       * For example:
 +       *
 +       *  NUMA 0:
 +       *    - LLC 0: cpu0..cpu7
 +       *    - LLC 1: cpu8..cpu15 [offline]
 +       *
 +       *  NUMA 1:
 +       *    - LLC 0: cpu16..cpu23
 +       *    - LLC 1: cpu24..cpu31
 +       *
 +       * In this case, if we only check the first online CPU (cpu0), we might
 +       * incorrectly assume that the LLC and NUMA domains are fully
 +       * overlapping, which is incorrect (as NUMA 1 has two distinct LLC
 +       * domains).
 +       */
 +      for_each_online_cpu(cpu)
 +              if (llc_weight(cpu) != numa_weight(cpu))
 +                      return true;
 +
 +      return false;
 +}
 +
 +/*
 + * Initialize topology-aware scheduling.
 + *
 + * Detect if the system has multiple LLC or multiple NUMA domains and enable
 + * cache-aware / NUMA-aware scheduling optimizations in the default CPU idle
 + * selection policy.
 + *
 + * Assumption: the kernel's internal topology representation assumes that each
 + * CPU belongs to a single LLC domain, and that each LLC domain is entirely
 + * contained within a single NUMA node.
 + */
 +void scx_idle_update_selcpu_topology(struct sched_ext_ops *ops)
 +{
 +      bool enable_llc = false, enable_numa = false;
 +      unsigned int nr_cpus;
 +      s32 cpu = cpumask_first(cpu_online_mask);
 +
 +      /*
 +       * Enable LLC domain optimization only when there are multiple LLC
 +       * domains among the online CPUs. If all online CPUs are part of a
 +       * single LLC domain, the idle CPU selection logic can choose any
 +       * online CPU without bias.
 +       *
 +       * Note that it is sufficient to check the LLC domain of the first
 +       * online CPU to determine whether a single LLC domain includes all
 +       * CPUs.
 +       */
 +      rcu_read_lock();
 +      nr_cpus = llc_weight(cpu);
 +      if (nr_cpus > 0) {
 +              if (nr_cpus < num_online_cpus())
 +                      enable_llc = true;
 +              pr_debug("sched_ext: LLC=%*pb weight=%u\n",
 +                       cpumask_pr_args(llc_span(cpu)), llc_weight(cpu));
 +      }
 +
 +      /*
 +       * Enable NUMA optimization only when there are multiple NUMA domains
 +       * among the online CPUs and the NUMA domains don't perfectly overlaps
 +       * with the LLC domains.
 +       *
 +       * If all CPUs belong to the same NUMA node and the same LLC domain,
 +       * enabling both NUMA and LLC optimizations is unnecessary, as checking
 +       * for an idle CPU in the same domain twice is redundant.
 +       *
 +       * If SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE is enabled ignore the NUMA
 +       * optimization, as we would naturally select idle CPUs within
 +       * specific NUMA nodes querying the corresponding per-node cpumask.
 +       */
 +      if (!(ops->flags & SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE)) {
 +              nr_cpus = numa_weight(cpu);
 +              if (nr_cpus > 0) {
 +                      if (nr_cpus < num_online_cpus() && llc_numa_mismatch())
 +                              enable_numa = true;
 +                      pr_debug("sched_ext: NUMA=%*pb weight=%u\n",
 +                               cpumask_pr_args(numa_span(cpu)), nr_cpus);
 +              }
 +      }
 +      rcu_read_unlock();
 +
 +      pr_debug("sched_ext: LLC idle selection %s\n",
 +               str_enabled_disabled(enable_llc));
 +      pr_debug("sched_ext: NUMA idle selection %s\n",
 +               str_enabled_disabled(enable_numa));
 +
 +      if (enable_llc)
 +              static_branch_enable_cpuslocked(&scx_selcpu_topo_llc);
 +      else
 +              static_branch_disable_cpuslocked(&scx_selcpu_topo_llc);
 +      if (enable_numa)
 +              static_branch_enable_cpuslocked(&scx_selcpu_topo_numa);
 +      else
 +              static_branch_disable_cpuslocked(&scx_selcpu_topo_numa);
 +}
 +
 +/*
 + * Built-in CPU idle selection policy:
 + *
 + * 1. Prioritize full-idle cores:
 + *   - always prioritize CPUs from fully idle cores (both logical CPUs are
 + *     idle) to avoid interference caused by SMT.
 + *
 + * 2. Reuse the same CPU:
 + *   - prefer the last used CPU to take advantage of cached data (L1, L2) and
 + *     branch prediction optimizations.
 + *
 + * 3. Pick a CPU within the same LLC (Last-Level Cache):
 + *   - if the above conditions aren't met, pick a CPU that shares the same LLC
 + *     to maintain cache locality.
 + *
 + * 4. Pick a CPU within the same NUMA node, if enabled:
 + *   - choose a CPU from the same NUMA node to reduce memory access latency.
 + *
 + * 5. Pick any idle CPU usable by the task.
 + *
 + * Step 3 and 4 are performed only if the system has, respectively, multiple
 + * LLC domains / multiple NUMA nodes (see scx_selcpu_topo_llc and
 + * scx_selcpu_topo_numa).
 + *
 + * NOTE: tasks that can only run on 1 CPU are excluded by this logic, because
 + * we never call ops.select_cpu() for them, see select_task_rq().
 + */
 +s32 scx_select_cpu_dfl(struct task_struct *p, s32 prev_cpu, u64 wake_flags, bool *found)
 +{
 +      const struct cpumask *llc_cpus = NULL;
 +      const struct cpumask *numa_cpus = NULL;
 +      int node = scx_cpu_node_if_enabled(prev_cpu);
 +      s32 cpu;
 +
 +      *found = false;
 +
 +      /*
 +       * This is necessary to protect llc_cpus.
 +       */
 +      rcu_read_lock();
 +
 +      /*
 +       * Determine the scheduling domain only if the task is allowed to run
 +       * on all CPUs.
 +       *
 +       * This is done primarily for efficiency, as it avoids the overhead of
 +       * updating a cpumask every time we need to select an idle CPU (which
 +       * can be costly in large SMP systems), but it also aligns logically:
 +       * if a task's scheduling domain is restricted by user-space (through
 +       * CPU affinity), the task will simply use the flat scheduling domain
 +       * defined by user-space.
 +       */
 +      if (p->nr_cpus_allowed >= num_possible_cpus()) {
 +              if (static_branch_maybe(CONFIG_NUMA, &scx_selcpu_topo_numa))
 +                      numa_cpus = numa_span(prev_cpu);
 +
 +              if (static_branch_maybe(CONFIG_SCHED_MC, &scx_selcpu_topo_llc))
 +                      llc_cpus = llc_span(prev_cpu);
 +      }
 +
 +      /*
 +       * If WAKE_SYNC, try to migrate the wakee to the waker's CPU.
 +       */
 +      if (wake_flags & SCX_WAKE_SYNC) {
 +              cpu = smp_processor_id();
 +
 +              /*
 +               * If the waker's CPU is cache affine and prev_cpu is idle,
 +               * then avoid a migration.
 +               */
 +              if (cpus_share_cache(cpu, prev_cpu) &&
 +                  scx_idle_test_and_clear_cpu(prev_cpu)) {
 +                      cpu = prev_cpu;
 +                      goto cpu_found;
 +              }
 +
 +              /*
 +               * If the waker's local DSQ is empty, and the system is under
 +               * utilized, try to wake up @p to the local DSQ of the waker.
 +               *
 +               * Checking only for an empty local DSQ is insufficient as it
 +               * could give the wakee an unfair advantage when the system is
 +               * oversaturated.
 +               *
 +               * Checking only for the presence of idle CPUs is also
 +               * insufficient as the local DSQ of the waker could have tasks
 +               * piled up on it even if there is an idle core elsewhere on
 +               * the system.
 +               */
 +              if (!(current->flags & PF_EXITING) &&
 +                  cpu_rq(cpu)->scx.local_dsq.nr == 0 &&
 +                  !cpumask_empty(idle_cpumask(cpu_to_node(cpu))->cpu)) {
 +                      if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
 +                              goto cpu_found;
 +              }
 +      }
 +
 +      /*
 +       * If CPU has SMT, any wholly idle CPU is likely a better pick than
 +       * partially idle @prev_cpu.
 +       */
 +      if (sched_smt_active()) {
 +              /*
 +               * Keep using @prev_cpu if it's part of a fully idle core.
 +               */
 +              if (cpumask_test_cpu(prev_cpu, idle_cpumask(node)->smt) &&
 +                  scx_idle_test_and_clear_cpu(prev_cpu)) {
 +                      cpu = prev_cpu;
 +                      goto cpu_found;
 +              }
 +
 +              /*
 +               * Search for any fully idle core in the same LLC domain.
 +               */
 +              if (llc_cpus) {
 +                      cpu = pick_idle_cpu_in_node(llc_cpus, node, SCX_PICK_IDLE_CORE);
 +                      if (cpu >= 0)
 +                              goto cpu_found;
 +              }
 +
 +              /*
 +               * Search for any fully idle core in the same NUMA node.
 +               */
 +              if (numa_cpus) {
 +                      cpu = pick_idle_cpu_in_node(numa_cpus, node, SCX_PICK_IDLE_CORE);
 +                      if (cpu >= 0)
 +                              goto cpu_found;
 +              }
 +
 +              /*
 +               * Search for any full idle core usable by the task.
 +               *
 +               * If NUMA aware idle selection is enabled, the search will
 +               * begin in prev_cpu's node and proceed to other nodes in
 +               * order of increasing distance.
 +               */
 +              cpu = scx_pick_idle_cpu(p->cpus_ptr, node, SCX_PICK_IDLE_CORE);
 +              if (cpu >= 0)
 +                      goto cpu_found;
 +      }
 +
 +      /*
 +       * Use @prev_cpu if it's idle.
 +       */
 +      if (scx_idle_test_and_clear_cpu(prev_cpu)) {
 +              cpu = prev_cpu;
 +              goto cpu_found;
 +      }
 +
 +      /*
 +       * Search for any idle CPU in the same LLC domain.
 +       */
 +      if (llc_cpus) {
 +              cpu = pick_idle_cpu_in_node(llc_cpus, node, 0);
 +              if (cpu >= 0)
 +                      goto cpu_found;
 +      }
 +
 +      /*
 +       * Search for any idle CPU in the same NUMA node.
 +       */
 +      if (numa_cpus) {
 +              cpu = pick_idle_cpu_in_node(numa_cpus, node, 0);
 +              if (cpu >= 0)
 +                      goto cpu_found;
 +      }
 +
 +      /*
 +       * Search for any idle CPU usable by the task.
 +       */
 +      cpu = scx_pick_idle_cpu(p->cpus_ptr, node, 0);
 +      if (cpu >= 0)
 +              goto cpu_found;
 +
 +      rcu_read_unlock();
 +      return prev_cpu;
 +
 +cpu_found:
 +      rcu_read_unlock();
 +
 +      *found = true;
 +      return cpu;
 +}
 +
 +/*
 + * Initialize global and per-node idle cpumasks.
 + */
 +void scx_idle_init_masks(void)
 +{
 +      int node;
 +
 +      /* Allocate global idle cpumasks */
 +      BUG_ON(!alloc_cpumask_var(&scx_idle_global_masks.cpu, GFP_KERNEL));
 +      BUG_ON(!alloc_cpumask_var(&scx_idle_global_masks.smt, GFP_KERNEL));
 +
 +      /* Allocate per-node idle cpumasks */
 +      scx_idle_node_masks = kcalloc(num_possible_nodes(),
 +                                    sizeof(*scx_idle_node_masks), GFP_KERNEL);
 +      BUG_ON(!scx_idle_node_masks);
 +
 +      for_each_node(node) {
 +              scx_idle_node_masks[node] = kzalloc_node(sizeof(**scx_idle_node_masks),
 +                                                       GFP_KERNEL, node);
 +              BUG_ON(!scx_idle_node_masks[node]);
 +
 +              BUG_ON(!alloc_cpumask_var_node(&scx_idle_node_masks[node]->cpu, GFP_KERNEL, node));
 +              BUG_ON(!alloc_cpumask_var_node(&scx_idle_node_masks[node]->smt, GFP_KERNEL, node));
 +      }
 +}
 +
 +static void update_builtin_idle(int cpu, bool idle)
 +{
 +      int node = scx_cpu_node_if_enabled(cpu);
 +      struct cpumask *idle_cpus = idle_cpumask(node)->cpu;
 +
 +      assign_cpu(cpu, idle_cpus, idle);
 +
 +#ifdef CONFIG_SCHED_SMT
 +      if (sched_smt_active()) {
 +              const struct cpumask *smt = cpu_smt_mask(cpu);
 +              struct cpumask *idle_smts = idle_cpumask(node)->smt;
 +
 +              if (idle) {
 +                      /*
 +                       * idle_smt handling is racy but that's fine as it's
 +                       * only for optimization and self-correcting.
 +                       */
 +                      if (!cpumask_subset(smt, idle_cpus))
 +                              return;
 +                      cpumask_or(idle_smts, idle_smts, smt);
 +              } else {
 +                      cpumask_andnot(idle_smts, idle_smts, smt);
 +              }
 +      }
 +#endif
 +}
 +
 +/*
 + * Update the idle state of a CPU to @idle.
 + *
 + * If @do_notify is true, ops.update_idle() is invoked to notify the scx
 + * scheduler of an actual idle state transition (idle to busy or vice
 + * versa). If @do_notify is false, only the idle state in the idle masks is
 + * refreshed without invoking ops.update_idle().
 + *
 + * This distinction is necessary, because an idle CPU can be "reserved" and
 + * awakened via scx_bpf_pick_idle_cpu() + scx_bpf_kick_cpu(), marking it as
 + * busy even if no tasks are dispatched. In this case, the CPU may return
 + * to idle without a true state transition. Refreshing the idle masks
 + * without invoking ops.update_idle() ensures accurate idle state tracking
 + * while avoiding unnecessary updates and maintaining balanced state
 + * transitions.
 + */
 +void __scx_update_idle(struct rq *rq, bool idle, bool do_notify)
 +{
 +      int cpu = cpu_of(rq);
 +
 +      lockdep_assert_rq_held(rq);
 +
 +      /*
 +       * Trigger ops.update_idle() only when transitioning from a task to
 +       * the idle thread and vice versa.
 +       *
 +       * Idle transitions are indicated by do_notify being set to true,
 +       * managed by put_prev_task_idle()/set_next_task_idle().
 +       */
 +      if (SCX_HAS_OP(update_idle) && do_notify && !scx_rq_bypassing(rq))
 +              SCX_CALL_OP(SCX_KF_REST, update_idle, cpu_of(rq), idle);
 +
 +      /*
 +       * Update the idle masks:
 +       * - for real idle transitions (do_notify == true)
 +       * - for idle-to-idle transitions (indicated by the previous task
 +       *   being the idle thread, managed by pick_task_idle())
 +       *
 +       * Skip updating idle masks if the previous task is not the idle
 +       * thread, since set_next_task_idle() has already handled it when
 +       * transitioning from a task to the idle thread (calling this
 +       * function with do_notify == true).
 +       *
 +       * In this way we can avoid updating the idle masks twice,
 +       * unnecessarily.
 +       */
 +      if (static_branch_likely(&scx_builtin_idle_enabled))
 +              if (do_notify || is_idle_task(rq->curr))
 +                      update_builtin_idle(cpu, idle);
 +}
 +
 +static void reset_idle_masks(struct sched_ext_ops *ops)
 +{
 +      int node;
 +
 +      /*
 +       * Consider all online cpus idle. Should converge to the actual state
 +       * quickly.
 +       */
 +      if (!(ops->flags & SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE)) {
 +              cpumask_copy(idle_cpumask(NUMA_NO_NODE)->cpu, cpu_online_mask);
 +              cpumask_copy(idle_cpumask(NUMA_NO_NODE)->smt, cpu_online_mask);
 +              return;
 +      }
 +
 +      for_each_node(node) {
 +              const struct cpumask *node_mask = cpumask_of_node(node);
 +
 +              cpumask_and(idle_cpumask(node)->cpu, cpu_online_mask, node_mask);
 +              cpumask_and(idle_cpumask(node)->smt, cpu_online_mask, node_mask);
 +      }
 +}
 +#endif        /* CONFIG_SMP */
 +
 +void scx_idle_enable(struct sched_ext_ops *ops)
 +{
 +      if (!ops->update_idle || (ops->flags & SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE))
 +              static_branch_enable(&scx_builtin_idle_enabled);
 +      else
 +              static_branch_disable(&scx_builtin_idle_enabled);
 +
 +      if (ops->flags & SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE)
 +              static_branch_enable(&scx_builtin_idle_per_node);
 +      else
 +              static_branch_disable(&scx_builtin_idle_per_node);
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      reset_idle_masks(ops);
 +#endif
 +}
 +
 +void scx_idle_disable(void)
 +{
 +      static_branch_disable(&scx_builtin_idle_enabled);
 +      static_branch_disable(&scx_builtin_idle_per_node);
 +}
 +
 +/********************************************************************************
 + * Helpers that can be called from the BPF scheduler.
 + */
 +
 +static int validate_node(int node)
 +{
 +      if (!static_branch_likely(&scx_builtin_idle_per_node)) {
 +              scx_ops_error("per-node idle tracking is disabled");
 +              return -EOPNOTSUPP;
 +      }
 +
 +      /* Return no entry for NUMA_NO_NODE (not a critical scx error) */
 +      if (node == NUMA_NO_NODE)
 +              return -ENOENT;
 +
 +      /* Make sure node is in a valid range */
 +      if (node < 0 || node >= nr_node_ids) {
 +              scx_ops_error("invalid node %d", node);
 +              return -EINVAL;
 +      }
 +
 +      /* Make sure the node is part of the set of possible nodes */
 +      if (!node_possible(node)) {
 +              scx_ops_error("unavailable node %d", node);
 +              return -EINVAL;
 +      }
 +
 +      return node;
 +}
 +
 +__bpf_kfunc_start_defs();
 +
 +static bool check_builtin_idle_enabled(void)
 +{
 +      if (static_branch_likely(&scx_builtin_idle_enabled))
 +              return true;
 +
 +      scx_ops_error("built-in idle tracking is disabled");
 +      return false;
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_cpu_node - Return the NUMA node the given @cpu belongs to, or
 + *                  trigger an error if @cpu is invalid
 + * @cpu: target CPU
 + */
 +__bpf_kfunc int scx_bpf_cpu_node(s32 cpu)
 +{
 +#ifdef CONFIG_NUMA
 +      if (!ops_cpu_valid(cpu, NULL))
 +              return NUMA_NO_NODE;
 +
 +      return cpu_to_node(cpu);
 +#else
 +      return 0;
 +#endif
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_select_cpu_dfl - The default implementation of ops.select_cpu()
 + * @p: task_struct to select a CPU for
 + * @prev_cpu: CPU @p was on previously
 + * @wake_flags: %SCX_WAKE_* flags
 + * @is_idle: out parameter indicating whether the returned CPU is idle
 + *
 + * Can only be called from ops.select_cpu() if the built-in CPU selection is
 + * enabled - ops.update_idle() is missing or %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is set.
 + * @p, @prev_cpu and @wake_flags match ops.select_cpu().
 + *
 + * Returns the picked CPU with *@is_idle indicating whether the picked CPU is
 + * currently idle and thus a good candidate for direct dispatching.
 + */
 +__bpf_kfunc s32 scx_bpf_select_cpu_dfl(struct task_struct *p, s32 prev_cpu,
 +                                     u64 wake_flags, bool *is_idle)
 +{
++      if (!ops_cpu_valid(prev_cpu, NULL))
++              goto prev_cpu;
++
 +      if (!check_builtin_idle_enabled())
 +              goto prev_cpu;
 +
 +      if (!scx_kf_allowed(SCX_KF_SELECT_CPU))
 +              goto prev_cpu;
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      return scx_select_cpu_dfl(p, prev_cpu, wake_flags, is_idle);
 +#endif
 +
 +prev_cpu:
 +      *is_idle = false;
 +      return prev_cpu;
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_get_idle_cpumask_node - Get a referenced kptr to the
 + * idle-tracking per-CPU cpumask of a target NUMA node.
 + * @node: target NUMA node
 + *
 + * Returns an empty cpumask if idle tracking is not enabled, if @node is
 + * not valid, or running on a UP kernel. In this case the actual error will
 + * be reported to the BPF scheduler via scx_ops_error().
 + */
 +__bpf_kfunc const struct cpumask *scx_bpf_get_idle_cpumask_node(int node)
 +{
 +      node = validate_node(node);
 +      if (node < 0)
 +              return cpu_none_mask;
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      return idle_cpumask(node)->cpu;
 +#else
 +      return cpu_none_mask;
 +#endif
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_get_idle_cpumask - Get a referenced kptr to the idle-tracking
 + * per-CPU cpumask.
 + *
 + * Returns an empty mask if idle tracking is not enabled, or running on a
 + * UP kernel.
 + */
 +__bpf_kfunc const struct cpumask *scx_bpf_get_idle_cpumask(void)
 +{
 +      if (static_branch_unlikely(&scx_builtin_idle_per_node)) {
 +              scx_ops_error("SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE enabled");
 +              return cpu_none_mask;
 +      }
 +
 +      if (!check_builtin_idle_enabled())
 +              return cpu_none_mask;
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      return idle_cpumask(NUMA_NO_NODE)->cpu;
 +#else
 +      return cpu_none_mask;
 +#endif
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_get_idle_smtmask_node - Get a referenced kptr to the
 + * idle-tracking, per-physical-core cpumask of a target NUMA node. Can be
 + * used to determine if an entire physical core is free.
 + * @node: target NUMA node
 + *
 + * Returns an empty cpumask if idle tracking is not enabled, if @node is
 + * not valid, or running on a UP kernel. In this case the actual error will
 + * be reported to the BPF scheduler via scx_ops_error().
 + */
 +__bpf_kfunc const struct cpumask *scx_bpf_get_idle_smtmask_node(int node)
 +{
 +      node = validate_node(node);
 +      if (node < 0)
 +              return cpu_none_mask;
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      if (sched_smt_active())
 +              return idle_cpumask(node)->smt;
 +      else
 +              return idle_cpumask(node)->cpu;
 +#else
 +      return cpu_none_mask;
 +#endif
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_get_idle_smtmask - Get a referenced kptr to the idle-tracking,
 + * per-physical-core cpumask. Can be used to determine if an entire physical
 + * core is free.
 + *
 + * Returns an empty mask if idle tracking is not enabled, or running on a
 + * UP kernel.
 + */
 +__bpf_kfunc const struct cpumask *scx_bpf_get_idle_smtmask(void)
 +{
 +      if (static_branch_unlikely(&scx_builtin_idle_per_node)) {
 +              scx_ops_error("SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE enabled");
 +              return cpu_none_mask;
 +      }
 +
 +      if (!check_builtin_idle_enabled())
 +              return cpu_none_mask;
 +
 +#ifdef CONFIG_SMP
 +      if (sched_smt_active())
 +              return idle_cpumask(NUMA_NO_NODE)->smt;
 +      else
 +              return idle_cpumask(NUMA_NO_NODE)->cpu;
 +#else
 +      return cpu_none_mask;
 +#endif
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_put_idle_cpumask - Release a previously acquired referenced kptr to
 + * either the percpu, or SMT idle-tracking cpumask.
 + * @idle_mask: &cpumask to use
 + */
 +__bpf_kfunc void scx_bpf_put_idle_cpumask(const struct cpumask *idle_mask)
 +{
 +      /*
 +       * Empty function body because we aren't actually acquiring or releasing
 +       * a reference to a global idle cpumask, which is read-only in the
 +       * caller and is never released. The acquire / release semantics here
 +       * are just used to make the cpumask a trusted pointer in the caller.
 +       */
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_test_and_clear_cpu_idle - Test and clear @cpu's idle state
 + * @cpu: cpu to test and clear idle for
 + *
 + * Returns %true if @cpu was idle and its idle state was successfully cleared.
 + * %false otherwise.
 + *
 + * Unavailable if ops.update_idle() is implemented and
 + * %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is not set.
 + */
 +__bpf_kfunc bool scx_bpf_test_and_clear_cpu_idle(s32 cpu)
 +{
 +      if (!check_builtin_idle_enabled())
 +              return false;
 +
 +      if (ops_cpu_valid(cpu, NULL))
 +              return scx_idle_test_and_clear_cpu(cpu);
 +      else
 +              return false;
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_pick_idle_cpu_node - Pick and claim an idle cpu from @node
 + * @cpus_allowed: Allowed cpumask
 + * @node: target NUMA node
 + * @flags: %SCX_PICK_IDLE_* flags
 + *
 + * Pick and claim an idle cpu in @cpus_allowed from the NUMA node @node.
 + *
 + * Returns the picked idle cpu number on success, or -%EBUSY if no matching
 + * cpu was found.
 + *
 + * The search starts from @node and proceeds to other online NUMA nodes in
 + * order of increasing distance (unless SCX_PICK_IDLE_IN_NODE is specified,
 + * in which case the search is limited to the target @node).
 + *
 + * Always returns an error if ops.update_idle() is implemented and
 + * %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is not set, or if
 + * %SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE is not set.
 + */
 +__bpf_kfunc s32 scx_bpf_pick_idle_cpu_node(const struct cpumask *cpus_allowed,
 +                                         int node, u64 flags)
 +{
 +      node = validate_node(node);
 +      if (node < 0)
 +              return node;
 +
 +      return scx_pick_idle_cpu(cpus_allowed, node, flags);
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_pick_idle_cpu - Pick and claim an idle cpu
 + * @cpus_allowed: Allowed cpumask
 + * @flags: %SCX_PICK_IDLE_CPU_* flags
 + *
 + * Pick and claim an idle cpu in @cpus_allowed. Returns the picked idle cpu
 + * number on success. -%EBUSY if no matching cpu was found.
 + *
 + * Idle CPU tracking may race against CPU scheduling state transitions. For
 + * example, this function may return -%EBUSY as CPUs are transitioning into the
 + * idle state. If the caller then assumes that there will be dispatch events on
 + * the CPUs as they were all busy, the scheduler may end up stalling with CPUs
 + * idling while there are pending tasks. Use scx_bpf_pick_any_cpu() and
 + * scx_bpf_kick_cpu() to guarantee that there will be at least one dispatch
 + * event in the near future.
 + *
 + * Unavailable if ops.update_idle() is implemented and
 + * %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is not set.
 + *
 + * Always returns an error if %SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE is set, use
 + * scx_bpf_pick_idle_cpu_node() instead.
 + */
 +__bpf_kfunc s32 scx_bpf_pick_idle_cpu(const struct cpumask *cpus_allowed,
 +                                    u64 flags)
 +{
 +      if (static_branch_maybe(CONFIG_NUMA, &scx_builtin_idle_per_node)) {
 +              scx_ops_error("per-node idle tracking is enabled");
 +              return -EBUSY;
 +      }
 +
 +      if (!check_builtin_idle_enabled())
 +              return -EBUSY;
 +
 +      return scx_pick_idle_cpu(cpus_allowed, NUMA_NO_NODE, flags);
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_pick_any_cpu_node - Pick and claim an idle cpu if available
 + *                           or pick any CPU from @node
 + * @cpus_allowed: Allowed cpumask
 + * @node: target NUMA node
 + * @flags: %SCX_PICK_IDLE_CPU_* flags
 + *
 + * Pick and claim an idle cpu in @cpus_allowed. If none is available, pick any
 + * CPU in @cpus_allowed. Guaranteed to succeed and returns the picked idle cpu
 + * number if @cpus_allowed is not empty. -%EBUSY is returned if @cpus_allowed is
 + * empty.
 + *
 + * The search starts from @node and proceeds to other online NUMA nodes in
 + * order of increasing distance (unless %SCX_PICK_IDLE_IN_NODE is specified,
 + * in which case the search is limited to the target @node, regardless of
 + * the CPU idle state).
 + *
 + * If ops.update_idle() is implemented and %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is not
 + * set, this function can't tell which CPUs are idle and will always pick any
 + * CPU.
 + */
 +__bpf_kfunc s32 scx_bpf_pick_any_cpu_node(const struct cpumask *cpus_allowed,
 +                                        int node, u64 flags)
 +{
 +      s32 cpu;
 +
 +      node = validate_node(node);
 +      if (node < 0)
 +              return node;
 +
 +      cpu = scx_pick_idle_cpu(cpus_allowed, node, flags);
 +      if (cpu >= 0)
 +              return cpu;
 +
 +      if (flags & SCX_PICK_IDLE_IN_NODE)
 +              cpu = cpumask_any_and_distribute(cpumask_of_node(node), cpus_allowed);
 +      else
 +              cpu = cpumask_any_distribute(cpus_allowed);
 +      if (cpu < nr_cpu_ids)
 +              return cpu;
 +      else
 +              return -EBUSY;
 +}
 +
 +/**
 + * scx_bpf_pick_any_cpu - Pick and claim an idle cpu if available or pick any CPU
 + * @cpus_allowed: Allowed cpumask
 + * @flags: %SCX_PICK_IDLE_CPU_* flags
 + *
 + * Pick and claim an idle cpu in @cpus_allowed. If none is available, pick any
 + * CPU in @cpus_allowed. Guaranteed to succeed and returns the picked idle cpu
 + * number if @cpus_allowed is not empty. -%EBUSY is returned if @cpus_allowed is
 + * empty.
 + *
 + * If ops.update_idle() is implemented and %SCX_OPS_KEEP_BUILTIN_IDLE is not
 + * set, this function can't tell which CPUs are idle and will always pick any
 + * CPU.
 + *
 + * Always returns an error if %SCX_OPS_BUILTIN_IDLE_PER_NODE is set, use
 + * scx_bpf_pick_any_cpu_node() instead.
 + */
 +__bpf_kfunc s32 scx_bpf_pick_any_cpu(const struct cpumask *cpus_allowed,
 +                                   u64 flags)
 +{
 +      s32 cpu;
 +
 +      if (static_branch_maybe(CONFIG_NUMA, &scx_builtin_idle_per_node)) {
 +              scx_ops_error("per-node idle tracking is enabled");
 +              return -EBUSY;
 +      }
 +
 +      if (static_branch_likely(&scx_builtin_idle_enabled)) {
 +              cpu = scx_pick_idle_cpu(cpus_allowed, NUMA_NO_NODE, flags);
 +              if (cpu >= 0)
 +                      return cpu;
 +      }
 +
 +      cpu = cpumask_any_distribute(cpus_allowed);
 +      if (cpu < nr_cpu_ids)
 +              return cpu;
 +      else
 +              return -EBUSY;
 +}
 +
 +__bpf_kfunc_end_defs();
 +
 +BTF_KFUNCS_START(scx_kfunc_ids_idle)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_cpu_node)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_get_idle_cpumask_node, KF_ACQUIRE)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_get_idle_cpumask, KF_ACQUIRE)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_get_idle_smtmask_node, KF_ACQUIRE)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_get_idle_smtmask, KF_ACQUIRE)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_put_idle_cpumask, KF_RELEASE)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_test_and_clear_cpu_idle)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_pick_idle_cpu_node, KF_RCU)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_pick_idle_cpu, KF_RCU)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_pick_any_cpu_node, KF_RCU)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_pick_any_cpu, KF_RCU)
 +BTF_KFUNCS_END(scx_kfunc_ids_idle)
 +
 +static const struct btf_kfunc_id_set scx_kfunc_set_idle = {
 +      .owner                  = THIS_MODULE,
 +      .set                    = &scx_kfunc_ids_idle,
 +};
 +
 +BTF_KFUNCS_START(scx_kfunc_ids_select_cpu)
 +BTF_ID_FLAGS(func, scx_bpf_select_cpu_dfl, KF_RCU)
 +BTF_KFUNCS_END(scx_kfunc_ids_select_cpu)
 +
 +static const struct btf_kfunc_id_set scx_kfunc_set_select_cpu = {
 +      .owner                  = THIS_MODULE,
 +      .set                    = &scx_kfunc_ids_select_cpu,
 +};
 +
 +int scx_idle_init(void)
 +{
 +      int ret;
 +
 +      ret = register_btf_kfunc_id_set(BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS, &scx_kfunc_set_select_cpu) ||
 +            register_btf_kfunc_id_set(BPF_PROG_TYPE_STRUCT_OPS, &scx_kfunc_set_idle) ||
 +            register_btf_kfunc_id_set(BPF_PROG_TYPE_TRACING, &scx_kfunc_set_idle) ||
 +            register_btf_kfunc_id_set(BPF_PROG_TYPE_SYSCALL, &scx_kfunc_set_idle);
 +
 +      return ret;
 +}